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JTAG

Joint Test Action Group, entwickelte den Standard IEEE 1149.1. Das JTAG-Protokoll ermöglicht das Programmieren, Debuggen und Testen von ICs, Prozessoren und FPGAs direkt in der Schaltung. Näheres insbesondere zu den möglichen Steckerbelegungen siehe in der JTAG FAQ.

Inhaltsverzeichnis

[Bearbeiten] Hardware

[Bearbeiten] AVR JTAG


[Bearbeiten] ARM JTAG

[Bearbeiten] USB Anschluss auf Basis des FTDI FT2232

  • USB to JTAG Interface von Hubert Högl, Schaltplan
  • USB JTAG Interface für usbprog und OpenOCD von Benedikt Sauter (Zurzeit gibt es Bausätze für 22 EUR. Der Adapter ist ein Universaladapter der mit verschiedenen Firmwares zu verschiedenen Geräte werden kann. Pläne, Quelltexte usw... Open Source!!!)
  • Amontec JTAGkey, JTAGkey-Tiny
  • EKK-LM3S811 von LMI. Auf dem Testboard ist ein "on-board" JTAG-Adapter, der zu Ansteuerung des LM3S811 auf dem Board genutzt wird, aber auch an externe Controller angeschlossen werden kann. (Alle LMI Testboards verfügen über den JTAG Ein- und Ausgang.)
  • SEGGER J-Link sehr professioneller schneller JTAG Adapter. Für nichtkommerziellen Einsatz gibt es den J-Link Edu schon für 50€.
  • ARM-USB-OCD von Olimex
  • Xverve Signalyzer Tool

[Bearbeiten] Parallelport-Anschluss (Wiggler und Wiggler-"kompatibel")

Man findet einige Schaltpläne für Wiggler-Nachbauten im Netz. Nicht alle sind identisch. Der original Schaltplan von Macraigor ist meines (M. Thomas) Wissens nicht verfügbar.

"Vollständige" Belegung des Wiggler-Clones von Olimex (Quelle: sparkfun-Forum)

  • DB25.2 -> INVERSE -> JTAG.15 (NTRST) (mthomas: hier ist wohl nSRST gemeint)
  • DB25.3 -> JTAG.7 (TMS)
  • DB25.4 -> JTAG.9 (TCK)
  • DB25.5 -> JTAG.5 (TDI)
  • DB25.6 -> JTAG.3 (TRST)
  • DB25.9 -> VCC for the Level shifter i.e. JTAG enable/disable
  • DB25.11 <- JTAG.13 (TDO)
  • DB25.13 <- Target VCC sense (only when JTAG is enabled i.e. DB26.9 = 1)

DB25.18, DB25.19, DB25.20, DB25.21, DB25.22, DB25.23, DB25.24, DB25.25 werden mit GND verbunden.

Soll das Wiggler-Interface auch mit der Software ocdremote von Macraigor genutzt werden, ist eine Brücke zwischen zwischen DB25.8 und DB25.15 einzubauen. ocdremote ab (ca.) Version 2.06 erkennt daran das original Wiggler und auch einen mit der Brücke ausgestattenen Nachbau. Nutzt man zur Ansteuerung andere Software (z. B. OpenOCD oder H-JTAG) wird diese Verbindung nicht benötigt.

Man beachte die Beschaltung von SRST und TRST:

Üblicherweise wird Pin DB25.2 des Druckeranschlusses über eine Inverterschaltung (NPN Transistor) mit dem Reset-Pin des ARM-Controllers verbunden (nSRST).

Pin DB25.6 des Druckeranschlusses wird über Levelshifter direkt mit dem TRST-Pin des Controllers verbunden. In manchen Schaltplänen findet man auch für TRST einen Inverter, aber dies scheint eher unüblich.

Bei den sonstigen Pinbelegungen herrscht weitestgehend Einigkeit. Man muss lediglich Levelshifter (Pegelwandler) zwischenschalten, um zwischen den 5V des Druckeranschlusses und der Spannung des Controllers (üblicherweise 3,3V) zu "übersetzen".

Allein ein 74HC244 als Levelshifter, wie in vielen Schaltungen verwendet, ist nicht ideal. Der Baustein wird dabei mit 3,3V aus der Zielschaltung betrieben und die Anpassung an die nominell 5V vom Druckerport an die 3,3V des HC244 erfolgt entweder durch Spannungsteiler oder durch Strombegrenzungswiderstände und die internen Überspannungsschutzdioden. Das Ausgangssignal TDO zurück zum Druckeranschluss ist maximal 3,3V. Beides nicht optimal aber es funktioniert zumindest meistens. Aufwändigere Schaltungen, wie z. B. der Olimex Wiggler-Nachbau ("ARM-JTAG"), nutzen eine Kombination aus einem 74AC244 und einem 74LCX244.

[Bearbeiten] sonstige

  • Abatron BDI2000
  • Amontec JTAG Accelerator, Chameleon POD
  • AZ-Electronics
  • JtagConnection
  • Lauterbach Trace
  • Macraigor Systems LLS
  • Peedi
  • Rowley Associates CrossConnect

[Bearbeiten] Anschlussbelegung

Auf Evaluation-Boards verschiedener Hersteller (z. B. Atmel, IAR, Keil, Olimex) ist die JTAG-Schnittstelle über einen 20-poligen Wannenstecker (2*10, Raster 2,54mm) herausgeführt.

1 Vcc 2 NC
3 nTRST 4 GND
5 TDI 6 GND
7 TMS 8 GND
9 TCK 10 GND
11 GND 12 GND
13 TDO 14 GND
15 NRESET/nSRST 16 GND
17 NC 18 GND
19 NC 20 GND

Daneben existiert noch eine weniger gebräuchliche aber dokumentierte Variante mit 14 Polen (2*7). Bei fertigen Geräten, für die keine Schaltpläne vorliegen, muss man sich die herstellerspezifische Anschlussbelegung anhand des Datenblatts des verwendeten Controllers und mittels Messgerät selbst ermitteln.

[Bearbeiten] Der 10-Polige JTAG Stecker von mmvisual

mmvisual hat mit dieser Steckerbelegung die Standard JTAG Schnittstelle erweitert:

Ich habe einen 10 Poligen Debug-Stecker entworfen, der alle Varianten sowie einen UART Anschluss enthält und die Pins optimal angeordnet sind. Mit diesem Stecker können ARM7/9 und Cortex CPUs programmiert werden. An allen JTAG-Steckervarianten fehlen leider Funktionen, bzw. die Pins waren nicht optimal angeordnet. Daher habe ich den "perfekten" Stecker designt der viele Funktionen beinhaltet.

bild:jtag-debug-port10.png

[Bearbeiten] Die Funktionen

  • JTAG
  • SWD
  • Debug-UART-Anschluss (verbunden mit einem freien UART vom STM32) (alternativ ein MAX232 Chip dazwischen schalten)
  • Weniger Platzbedarf auf der Platine (Standard-JTAG 20 Polig)
  • Über 4-Poligen Würfel kann der UART benutzt werden (Pin 7/8/9/10)
  • Es kann ein Jumper gesteckt werden für eine Option (Pin 7/8) ohne dass es sich mit dem RS232 Chip beißt (sofern er eingebaut wurde)
  • Über einen 5-Poligen einreihigen Stecker kann SWD verwendet werden (Pin 1/3/5/7/9)
  • den ganzen Stecker braucht es nur, wenn man den herkömlichen JTAG nutzen möchte.
  • Kurzschlussschutz, da GND und +3V3 nicht gegenüber liegen

In all meinen Projekten verwende ich nur noch diese Anordnung, denn sie ist einfach praktisch. Alles drauf und die Pins sind perfekt angeordnet für jede Art der Anwendung.

In diesem Beispiel ist der UART 1 (STM32) benutzt mit den Pins PA9/PA10. Wenn die Boot-Pins auf einen separaten Jumper-Block gelegt werden, so könnte auch mit der ST Software ein Flash Update durchgeführt werden.

Hier die Erklärung warum es die BOOT-Pins nicht auf dem JTAG-Stecker benötigt. Ich habe mir einen eigenen Bootloader geschrieben, der kommt ohne das Interne Boot-ROM (und ohne die BOOT-Pins) aus. Ich habe den in die ersten 8KB Flash programmiert.

  • Das PC-Programm senden über den UART den Befehl "GoTo Bootloader", damit wird mein Bootloader angesprungen.
  • Dann sendet das PC Programm die Update-Daten.
  • Wenn fertig, dann geht es zurück in die Applikation.
  • Der Bootloader ist immer beim Einschalten des Boards aktiv. Sobald eine Tastenkombination gedrückt wird, bleibt er "hängen" und irgend welche LEDs blinken. Also wenn das Flash "Zerschossen" sein sollte kann man mit einem Restart/Tasten den Bootloader aktivieren und erneut den Update ausführen.
  • Der ST eigene Bootloader hat mir nicht gefallen, weil da keine LED's Blinken und dem User sagen, "Hallo ich lebe und bin im Bootloader".
  • Wenn die Tasten beim Einschalten nicht gedrückt werden, dann springt der Bootloader in die Applikation
  • Der Bootloader kann jeden belibigen UART nutzen.

Diskussion zum 10-Poligen JTAG Stecker

[Bearbeiten] Die Adapterplatine

Mit der Adapterplatine kann von dem 10-Poligen Stecker auf einen 20-Poligen Standard JTAG Stecker verbunden werden. Zusätzlich ist hier ein TTL/V24 Wandler integriert um die UART Signale auf V24 um zu setzen. Hier kann der Schaltplan/Layout geladen werden: Datei:10-Pol-JTAG.zip Die Platine ist 33x19mm klein.

[Bearbeiten] JTAG-Adapter

Ein JTAG Adapter mit 10-Poligem JTAG Stecker ist in Arbeit. Als Vorlage wurder OOCDLink verwendet. Leider klappt das mit dem OpenOCD noch nicht richtig. Ich wäre Dankbar für Unterstützung. Zum Forum: http://www.mikrocontroller.net/topic/174413

[Bearbeiten] MSP430 JTAG

Anschluß an Parallelport:

Anschluß an USB/Seriell:

  • GoodFET von Travis Goodspeed. The GoodFET is an open source tool for programming microcontrollers and memories by SPI, I2C, JTAG (MSP430, ARM), and a slew of vendor-proprietary protocols. (Stub für 26C3 Vortrag)

[Bearbeiten] FPGA JTAG

[Bearbeiten] Software

[Bearbeiten] AVR JTAG

[Bearbeiten] ARM JTAG

  • GDB bzw. Insight und auf die ARM JTAG Hardware abgestimmte GDB-Server (OCDRemote, OpenOCD, BDI2000, Peedi)
  • H-JTAG und RDI-kompatible Debugger (SDT2.51, ADS1.2, RealView and IAR)
  • Herstellerspezifische Software z. B. von Lauterbach

[Bearbeiten] FPGA JTAG

  • Altera: Quartus Programmer (quartus_pgm)
  • Lattice: ToDo...
  • Xilinx: Impact, xc3sprog, ...

[Bearbeiten] Allgemeine Tools

  • TopJTAG: boundary-scan software for circuit debugging and flash programming.
  • Universal Scan: TOP! (nur 895$)
  • UrJTAG: Kommandozeilentool für Boundary Scan, FPGA und CPLD und Speicher lesen und schreiben u.v.a.m., Nachfolger von openwince JTAG Tools.
  • FT2232 BoundaryScan Tool: free boundary-scan software for flash programming [S29GL128N, S29GL256N, S29GL512N, M25PX16, M25PX32, M25PX64, etc ].
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